電磁自適應箝位夾緊裝置及組合式箝位夾緊裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電磁自適應箝位夾緊裝置及組合式箝位夾緊裝置，其在第二磁體所產(chǎn)生磁場對第一磁體施加的作用力發(fā)生變化的情況下，第一磁體能夠在鎖緊位置與松弛位置之間移動；在鎖緊與松弛位置之間移動時，帶動箝位部件執(zhí)行縮放動作。本實用新型利用電磁永磁直接相互作用進行驅(qū)動，實現(xiàn)箝位和夾緊功能，效率更高，結構緊湊；通過改變永磁體和電磁鐵的個數(shù)和位置，本實用新型裝置可以實現(xiàn)不同箝位夾緊力要求的應用場合；且由于采用電永磁場的控制方式，具有一定的防抱死功能；基于本實用新型裝置可以完成轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)動制動，轉(zhuǎn)動摩擦阻尼控制。同時可以用于研制電梯、傳送帶甚至是空間交通工具的開發(fā)和實現(xiàn)。
【專利說明】
電磁自適應箝位夾緊裝置及組合式箝位夾緊裝置
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及箝位與夾緊技術，具體地，涉及電磁自適應箝位夾緊裝置及組合式箝位夾緊裝置，尤其是電磁永磁直接驅(qū)動以及轉(zhuǎn)動與平動位置精密控制技術領域中的一種自適應可控電磁箝位與夾緊裝置及其組合裝置。
【背景技術】
[0002]箝位與夾緊裝置主要應用于機構空間位置的自鎖以及尺蠖運動的箝位。通過控制箝位與夾緊裝置的工作狀態(tài)，實現(xiàn)對目標物體的箝位與鎖緊的主動控制?，F(xiàn)有的箝位鎖緊裝置，主要是機械式鎖緊機構，這種機械式鎖緊機構不能實現(xiàn)自主控制，效率較低，只能應用在特定的場合。特別的，在需要考慮防抱死性能設計時，這種傳統(tǒng)的箝位鎖緊裝置往往不能滿足要求。
[0003]目前沒有發(fā)現(xiàn)同本實用新型類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內(nèi)外類似的資料。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種自適應可控電磁箝位夾緊裝置及組合式箝位夾緊裝置。
[0005]根據(jù)本實用新型提供的一種電磁自適應箝位夾緊裝置，包括:箝位部件、第一磁體、第二磁體；
[0006]第一磁體與第二磁體之間形成磁路結構；
[0007]在第二磁體所產(chǎn)生磁場對第一磁體施加的作用力發(fā)生變化的情況下，第一磁體能夠在鎖緊位置與松弛位置之間移動；
[0008]當?shù)谝淮朋w由松弛位置移動到鎖緊位置時，帶動箝位部件執(zhí)行收緊動作，使被控體鎖緊于箝位；
[0009]當?shù)谝淮朋w由鎖緊位置移動到松弛位置時，帶動箝位部件執(zhí)行舒展動作，使被控體自由運行；
[0010]其中，箝位部件，具體為:
[0011]-箝位部件為弧狀帶;弧狀帶的一端為固定端，弧狀帶的另一端緊固連接于第一磁體;或者
[0012]-箝位部件為環(huán)狀帶;環(huán)狀帶的相對兩端分別緊固連接一第一磁體。
[0013]優(yōu)選地，第一磁體、第二磁體，具體為:
[0014]-第一磁體為一個或多個永磁體，第二磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈;或者
[0015]-第一磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈，第二磁體為一個或多個永磁體。
[0016]優(yōu)選地，還包括基座;基座包括第一腔體、第二腔體，基座采用非導磁材料；
[0017]第一磁體設置在第一腔體中的導軌上;第二磁體位于第二腔體內(nèi)；
[0018]在第二磁體的驅(qū)動下，第一磁體沿導軌移動。
[0019]優(yōu)選地，第一磁體與第二磁體之間的空間相對位置包括橫向?qū)ξ蛘哓Q向?qū)ξ?br>[0020]優(yōu)選地，箝位部件的內(nèi)表面設置有:
[0021 ]-磨粒介質(zhì)；
[0022]-齒形結構；
[0023]-凹槽結構;或者
[0024]-坑洼表面結構。
[0025]優(yōu)選地，還包括輔助擰緊機構，所述輔助擰緊機構包括絲桿、齒輪、永磁體扇形齒輪、齒輪驅(qū)動磁體；
[0026]第一磁體通過絲桿連接齒輪，齒輪與永磁體扇形齒輪嚙合，永磁體扇形齒輪受齒輪驅(qū)動磁體的驅(qū)動帶動傳動齒輪轉(zhuǎn)動，進一步通過絲桿帶動第一磁體移動。
[0027]優(yōu)選地，當?shù)谝淮朋w在松弛位置與鎖緊位置之間移動時，帶動箝位部件執(zhí)行縮放動作，使被控體產(chǎn)生變阻尼特性，實現(xiàn)防抱死功能。
[0028]根據(jù)本實用新型提供的一種組合式箝位夾緊裝置，包括作動器、上述的電磁自適應箝位夾緊裝置；
[0029]在作動器工作時，位于作動器兩側的所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件交替執(zhí)行收緊動作、舒展動作，使作動器驅(qū)動位于作動器兩側的目標體形成尺蠖運動，結構整體產(chǎn)生了位移；
[0030]其中，所述交替的周期為作動器伸展與收縮作動的周期。
[0031]根據(jù)本實用新型提供的一種組合式箝位夾緊裝置，包括多個作動器、與所述多個作動器對應的多個上述的電磁自適應箝位夾緊裝置；
[0032]所述多個電磁自適應箝位夾緊裝置均位于相對應作動器的同一側；
[0033]在作動器舒展時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件進行收緊動作，以帶動空間目標體運動；
[0034]當作動器收縮時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件進行舒展動作，以釋放空間目標體，使空間目標體保持不動。
[0035]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型解決了結構合理的技術問題，優(yōu)選的技術方案具有如下有益效果:
[0036]1、本實用新型利用電磁永磁直接相互作用進行驅(qū)動，實現(xiàn)箝位和夾緊功能，效率更高，結構緊湊；
[0037]2、通過改變永磁體和電磁鐵的個數(shù)和位置，本實用新型裝置可以實現(xiàn)不同箝位夾緊力要求的應用場合；
[0038]3、本實用新型裝置可以對不同的對象以及不同的運動形式進行箝位與夾緊的控制，不同的對象如圓柱體、方形體，不同的運動形式如旋轉(zhuǎn)運動和直線運動，通用性強，應用范圍廣；
[0039]4、本實用新型裝置可自成一套獨立的系統(tǒng)，結構簡單，組件少，安裝與更換方便、簡單；
[0040]5、本實用新型裝置采用電信號進行箝位與夾緊功能的控制，控制信號簡單，便于實現(xiàn)自動化、集成化設計；
[0041]6、區(qū)別于傳統(tǒng)純機械式的箝位鎖緊機構，本實用新型裝置由于采用電永磁場的控制方式，具有一定的防抱死功能；
[0042]7、對環(huán)形帶的內(nèi)表面進行一定的處理，或者填充合適的磨粒質(zhì)，采用有效的控制方式，可以利用本實用新型裝置進行目標體振動的主動抑制；
[0043]8、基于本實用新型裝置可以完成轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)動制動，轉(zhuǎn)動摩擦阻尼控制。同時可以完成電梯、傳送帶甚至是空間交通工具的開發(fā)和實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0044]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0045]圖1為本實用新型裝置的基本原理結構圖及在鎖緊、松弛工作狀態(tài)下的對比示意圖。
[0046]圖2至圖4為本實用新型裝置在水平和豎直方向上的多種結構形式擴展示意圖。其中，圖2為永磁體，驅(qū)動電磁鐵反向布置形式；圖3為永磁體，驅(qū)動電磁鐵豎直方向布置形式；圖4為多個永磁體，驅(qū)動電磁鐵，弧狀帶組合布置形式。
[0047]圖5為本實用新型裝置功能上的擴展實例之一，其通過磁力緩沖的形式，進行防抱死功能的實現(xiàn)。
[0048]圖6和圖7為本實用新型裝置驅(qū)動體對稱擴展的兩種形式。圖6為電磁線圈作動，永磁體對稱布置并固定形式;圖7為永磁體作動，電磁線圈對稱布置并固定形式。
[0049]圖8為本實用新型裝置對弧狀帶內(nèi)表面進行填充磨粒處理的方式舉例。
[0050]圖9為本實用新型裝置對弧狀帶內(nèi)表面進行齒狀設計處理的方式舉例。
[0051 ]圖10為本實用新型裝置帶預緊機構的結構原理示意圖。
[0052]圖11為主要由絲杠，齒輪副和驅(qū)動體組成的輔助預緊機構的結構示意圖。
[0053]圖12為本實用新型裝置擴展組合應用實例之一，用于尺蠖運動的箝位。
[0054]圖13為本實用新型裝置擴展組合應用實例之二，用于空間目標的運輸傳送。
[0055]圖中:
[0056]I為弧狀帶，2為被控體，3為永磁體，4為直線導軌，5為基座，6為軛鐵，7為勵磁線圈，8為磨粒介質(zhì)，9為齒槽，10為齒狀凸起，11為絲杠，12為齒輪副，13為永磁體扇形齒輪，14為齒輪，15為電磁自適應箝位夾緊裝置I，16為電磁自適應箝位夾緊裝置II，17為作動器I，18為作動器II。
[0057]雙箭頭表示鎖緊狀態(tài)與松弛狀態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)換。
【具體實施方式】
[0058]下面結合具體實施例對本實用新型進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本實用新型，但不以任何形式限制本實用新型。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變化和改進。這些都屬于本實用新型的保護范圍。
[0059]實施例1
[0060]在本實施例中，一種電磁自適應箝位夾緊裝置，包括:箝位部件、第一磁體、第二磁體;第一磁體與第二磁體之間形成磁路結構;在第二磁體所產(chǎn)生磁場對第一磁體施加的作用力發(fā)生變化的情況下，第一磁體能夠在鎖緊位置與松弛位置之間移動；
[0061]當?shù)谝淮朋w由松弛位置移動到鎖緊位置時，帶動箝位部件執(zhí)行收緊動作，使被控體鎖緊于箝位；
[0062]當?shù)谝淮朋w由鎖緊位置移動到松弛位置時，帶動箝位部件執(zhí)行舒展動作，使被控體自由運行；
[0063]當?shù)谝淮朋w在松弛位置與鎖緊位置之間移動時，帶動箝位部件執(zhí)行縮放動作，使被控體產(chǎn)生變阻尼特性，實現(xiàn)防抱死功能。
[0064]第一磁體為一個或多個永磁體，第二磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈；或者第一磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈，第二磁體為一個或多個永磁體。軟磁體可以為工業(yè)純鐵或高磁導率軟磁材料。
[0065]如圖1所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，箝位部件為弧狀帶;弧狀帶的一端為固定端，弧狀帶的另一端緊固連接于第一磁體;電磁自適應箝位夾緊裝置還包括基座;基座包括第一腔體、第二腔體，基座采用非導磁材料;第一磁體設置在第一腔體中的導軌上;第二磁體位于第二腔體內(nèi)；在第二磁體的驅(qū)動下，第一磁體沿導軌移動;第一磁體與第二磁體之間橫向?qū)ξ瑱M向指沿弧狀帶另一端的切向方向。其中，第一磁體為永磁體、第二磁體為電磁體，該電磁體包括軛鐵以及勵磁線圈。所述弧狀帶的材質(zhì)可以是剛性較大的帶，也可以是彈性帶，或者由多種材料組合而成的帶體。所述弧狀帶的數(shù)量和安裝位置可以調(diào)整。
[0066]本實施例中提供的電磁自適應箝位鎖緊裝置，采用電磁-永磁場相互作用來進行驅(qū)動控制。當不通電流時，永磁體吸附在軛鐵上，帶動弧狀帶收緊，從而鎖緊目標物體;通入電流后，永磁體被電磁鐵彈開，帶動弧狀帶舒展，從而解鎖目標物體。當采用多個線圈和多個永磁體進行驅(qū)動時，適用于大型結構件的運動制動控制。
[0067]如圖2所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，電磁體相對于永磁體的布置方向相反。
[0068]如圖3所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，第一磁體與第二磁體之間豎向?qū)ξQ向指沿弧狀帶另一端的法向方向。
[0069]如圖4所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，箝位部件為環(huán)狀帶;環(huán)狀帶的相對兩端分別緊固連接一第一磁體，即圖4中示出的2個第一磁體，這2個第一磁體分別配置有I個對應的第二磁體。所述環(huán)狀帶的材質(zhì)可以是剛性較大的帶，也可以是彈性帶，或者由多種材料組合而成的環(huán)狀體。所述環(huán)狀帶的數(shù)量和安裝位置可以調(diào)整。
[0070]如圖5所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，第一磁體與第二磁體的磁軸之間相互垂直，而不是相互平行(重合)。因此，通過改變圖1中永磁體和電磁驅(qū)動體的布置形式為圖5所示的優(yōu)選例，還可以實現(xiàn)防抱死功能，進行緩沖制動。
[0071]如圖6所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，第一磁體為電磁體，第二磁體包括2個永磁體，其中，電磁體受到這2個永磁體的共同驅(qū)動。
[0072]如圖7所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，第二磁體包括2個電磁體，其中，這2個電磁體共同對作為第一磁體的永磁體進行驅(qū)動。
[0073]如圖8所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，箝位部件的內(nèi)表面設置有磨粒介質(zhì)，通過將所述磨粒介質(zhì)填充在弧狀帶和被控體之間，能夠增大摩擦系數(shù)，提供可控漸變的箝位與鎖緊力。
[0074]如圖9所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，箝位部件的內(nèi)表面設置有齒形結構；而在更多的優(yōu)選例中，箝位部件的內(nèi)表面還可以設置凹槽結構或者不規(guī)則的坑洼表面結構。
[0075]如圖10所示，在本實施例的一個優(yōu)選例中，與圖1所示優(yōu)選例不同的是，所述電磁自適應箝位夾緊裝置還包括輔助擰緊機構。如圖11所示，所述輔助擰緊機構包括絲桿、齒輪、永磁體扇形齒輪、齒輪驅(qū)動磁體;第一磁體通過絲桿連接齒輪，齒輪與永磁體扇形齒輪嚙合，永磁體扇形齒輪受齒輪驅(qū)動磁體的驅(qū)動帶動齒輪運動，進一步通過絲桿帶動第一磁體移動。所述輔助擰緊機構能夠?qū)顜У捏槲绘i緊力進行預調(diào)和修復性調(diào)整。
[0076]實施例2
[0077]如圖12所示，根據(jù)本實用新型提供的一種組合式箝位夾緊裝置，包括作動器，還包括所述電磁自適應箝位夾緊裝置;在作動器工作時，位于作動器兩側的所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件交替執(zhí)行收緊動作、舒展動作，使作動器驅(qū)動位于作動器兩側的目標體形成尺蠖運動，結構整體產(chǎn)生了運動位移;其中，所述交替的周期為作動器伸展與收縮作動的周期。
[0078]具體地，本實用新型提供的一種組合式箝位夾緊裝置，通過作動器能夠?qū)崿F(xiàn)尺蠖運動。組合式箝位夾緊裝置可以包括多套所述電磁自適應箝位夾緊裝置，并配置多個作動器。其中，圖12示出了一個基本單元，在每一基本單元中，2個所述電磁自適應箝位夾緊裝置對稱布置在I個作動器的兩側。作動器工作時，驅(qū)動兩端的目標體進行運動，此時，作動器一側的所述電磁自適應箝位夾緊裝置處于鎖緊狀態(tài)，對這一側的目標體進行箝位鎖緊，另一側的所述電磁自適應箝位夾緊裝置則處于松弛狀態(tài)，目標體在作動器的驅(qū)動下進行運動。作動器一次伸展作動完成后，兩側的所述電磁自適應箝位夾緊裝置分別變換工作狀態(tài)，這樣在作動器進行收縮運動時，目標體整體便產(chǎn)生了一個運動位移。
[0079]實施例3
[0080]如圖13所示，根據(jù)本實用新型提供的一種組合式箝位夾緊裝置，包括多個作動器、與所述多個作動器對應的多個所述電磁自適應箝位夾緊裝置;所述多個電磁自適應箝位夾緊裝置均位于相對應作動器的同一側;在作動器舒展時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件進行收緊動作，以帶動空間目標體運動；當作動器收縮時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置的箝位部件進行舒展動作，以釋放空間目標體，使空間目標體保持不動。
[0081]具體地，本實施例中提供的一種組合式箝位夾緊裝置，通過外加的作動器能夠進行空間目標體的運輸與傳送。所述組合式箝位夾緊裝置可以包括多套所述電磁自適應箝位夾緊裝置，多個外加作動器。其中，箝位夾緊裝置與作動器配套布置，且均布置在作動器的同一側。作動器工作時，驅(qū)動一端的所述電磁自適應箝位夾緊裝置運動，同時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置均處于箝位鎖緊狀態(tài)，一起帶動空間目標體先前運動；當作動器收縮時，所述電磁自適應箝位夾緊裝置均處于松弛狀態(tài)，空間目標體不動。重復進行，從而進行空間目標體的運輸和傳送。
[0082]以上對本實用新型的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本實用新型并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請的實施例和實施例中的特征可以任意相互組合。
【主權項】
1.一種電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，包括:箝位部件、第一磁體、第二磁體； 第一磁體與第二磁體之間形成磁路結構； 在第二磁體所產(chǎn)生磁場對第一磁體施加的作用力發(fā)生變化的情況下，第一磁體能夠在鎖緊位置與松弛位置之間移動； 當?shù)谝淮朋w由松弛位置移動到鎖緊位置時，帶動箝位部件執(zhí)行收緊動作； 當?shù)谝淮朋w由鎖緊位置移動到松弛位置時，帶動箝位部件執(zhí)行舒展動作； 其中，箝位部件，具體為: -箝位部件為弧狀帶;弧狀帶的一端為固定端，弧狀帶的另一端緊固連接于第一磁體；或者 -箝位部件為環(huán)狀帶;環(huán)狀帶的相對兩端分別緊固連接一第一磁體。2.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，第一磁體、第二磁體，具體為: -第一磁體為一個或多個永磁體，第二磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈;或者 -第一磁體為一個或多個軟磁體和勵磁線圈，第二磁體為一個或多個永磁體。3.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，還包括基座;基座包括第一腔體、第二腔體，基座采用非導磁材料； 第一磁體設置在第一腔體中的導軌上;第二磁體位于第二腔體內(nèi)； 在第二磁體的驅(qū)動下，第一磁體沿導軌移動。4.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，第一磁體與第二磁體之間的空間相對位置包括橫向?qū)ξ蛘哓Q向?qū)ξ?.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，箝位部件的內(nèi)表面設置有: -磨粒介質(zhì)； -齒形結構； -凹槽結構;或者 -坑洼表面結構。6.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，還包括輔助擰緊機構，所述輔助擰緊機構包括絲桿、齒輪、永磁體扇形齒輪、齒輪驅(qū)動磁體； 第一磁體通過絲桿連接齒輪，齒輪與永磁體扇形齒輪嚙合，永磁體扇形齒輪受齒輪驅(qū)動磁體的驅(qū)動帶動傳動齒輪轉(zhuǎn)動，進一步通過絲桿帶動第一磁體移動。7.根據(jù)權利要求1所述的電磁自適應箝位夾緊裝置，其特征在于，當?shù)谝淮朋w在松弛位置與鎖緊位置之間移動時，帶動箝位部件執(zhí)行縮放動作，使被控體產(chǎn)生變阻尼特性，實現(xiàn)防抱死功能。8.—種組合式箝位夾緊裝置，其特征在于，包括作動器、權利要求1至7中任一項所述的電磁自適應箝位夾緊裝置； 位于作動器兩側，設置有所述電磁自適應箝位夾緊裝置。9.一種組合式箝位夾緊裝置，其特征在于，包括多個作動器、與所述多個作動器對應的多個權利要求1至7中任一項所述的電磁自適應箝位夾緊裝置； 所述多個電磁自適應箝位夾緊裝置均位于相對應作動器的同一側。
【文檔編號】H01F7/02GK205563122SQ201620056200
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年1月20日
【發(fā)明人】楊斌堂, 何泉
【申請人】上海交通大學